JPWO2012090320A1 - In-cylinder internal combustion engine - Google Patents
In-cylinder internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2012090320A1 JPWO2012090320A1 JP2012550640A JP2012550640A JPWO2012090320A1 JP WO2012090320 A1 JPWO2012090320 A1 JP WO2012090320A1 JP 2012550640 A JP2012550640 A JP 2012550640A JP 2012550640 A JP2012550640 A JP 2012550640A JP WO2012090320 A1 JPWO2012090320 A1 JP WO2012090320A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- intake
- timing
- exhaust
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
- F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0261—Controlling the valve overlap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0273—Multiple actuations of a valve within an engine cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/401—Controlling injection timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
この発明は、ノッキングの発生を抑制すると共に、燃焼の安定性を高めることのできる筒内噴射式内燃機関を提供することを目的とする。内燃機関に流入する吸気を過給する過給機と、前記内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える。排気行程において排気バルブと吸気バルブとを開いた後、吸気上死点よりも進角したタイミングで前記吸気バルブと前記排気バルブとを閉じ、吸気行程において吸気上死点よりも遅角したタイミングで前記吸気バルブを開く。前記吸気上死点から前記遅角したタイミングまでの間に、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる。An object of the present invention is to provide a direct injection internal combustion engine that can suppress the occurrence of knocking and can improve the stability of combustion. A supercharger that supercharges intake air flowing into the internal combustion engine, and a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. After opening the exhaust valve and the intake valve in the exhaust stroke, the intake valve and the exhaust valve are closed at a timing advanced from the intake top dead center, and at a timing delayed from the intake top dead center in the intake stroke. Open the intake valve. Between the intake top dead center and the retarded timing, fuel is injected into the fuel injection valve.
Description
この発明は、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関に関する。 The present invention relates to a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder.
従来、例えば特許文献1(特開2004−176607号公報)に開示されるように、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関が知られている。また、特許文献1には、エンジンの冷態始動時に、排気行程において吸気バルブ及び排気バルブを共に閉じて燃焼室を密閉し、密閉中に燃焼室内に燃料を噴射すると共に、吸気上死点(排気上死点)直後に吸気バルブを開く技術が開示されている。このような技術によれば、筒内圧が最も上昇した吸気上死点直後に吸気バルブを開くため、圧縮されて昇温した燃焼室内の残留ガスは、吸気口からいったん燃焼室の外部に吹き出される。その後、ピストンの上死点からの下降による十分な負圧により燃焼室内に吹き戻され、新気と共に燃焼室内に再度流入し、噴射燃料との混合が促進される。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-176607), an internal combustion engine including a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder is known. Further, in Patent Document 1, when the engine is cold started, both the intake valve and the exhaust valve are closed during the exhaust stroke to seal the combustion chamber, fuel is injected into the combustion chamber during the sealing, and intake top dead center ( A technique for opening an intake valve immediately after exhaust top dead center) is disclosed. According to such a technique, the intake valve is opened immediately after the intake top dead center at which the in-cylinder pressure has risen the most, so the residual gas in the combustion chamber that has been compressed and heated up is once blown out of the combustion chamber from the intake port. The Thereafter, the air is blown back into the combustion chamber by a sufficient negative pressure resulting from the lowering from the top dead center of the piston, and flows again into the combustion chamber together with fresh air, thereby promoting mixing with the injected fuel.
しかしながら、上記従来の内燃機関では、高温の残留ガス中に燃料を噴射するため、ノッキングの発生が顕在化するおそれがある。また、上記従来の内燃機関では、密閉中の燃焼室内に燃料を噴射し、吸気上死点直後に吸気バルブを開くため、吸気上死点前に燃料を噴射する必要がある。吸気上死点前は気筒内に未だ大きな気流が生じており、かつ、気筒内の気流はサイクル間で変動する。そのため、吸気上死点前に燃料を噴射すれば、サイクル間で噴霧状態に大きなばらつきが生じる。噴霧状態に大きなばらつきが生じれば、気筒の内壁等に付着する燃料量にばらつきが生じる。付着する燃料量にばらつきが生じれば、燃焼の安定性が低下することとなる。 However, in the conventional internal combustion engine, since the fuel is injected into the high-temperature residual gas, the occurrence of knocking may become obvious. In the conventional internal combustion engine, since fuel is injected into the sealed combustion chamber and the intake valve is opened immediately after the intake top dead center, it is necessary to inject fuel before the intake top dead center. Before the intake top dead center, a large air flow is still generated in the cylinder, and the air flow in the cylinder fluctuates between cycles. Therefore, if the fuel is injected before the intake top dead center, the spray state varies greatly between cycles. If there is a large variation in the spray state, the amount of fuel adhering to the inner wall of the cylinder will vary. If the amount of adhering fuel varies, the stability of combustion decreases.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ノッキングの発生を抑制すると共に、燃焼の安定性を高めることのできる筒内噴射式内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a direct injection internal combustion engine that can suppress the occurrence of knocking and increase the stability of combustion. .
第1の発明は、上記の目的を達成するため、筒内噴射式内燃機関であって、
内燃機関に流入する吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気行程において排気バルブと吸気バルブとを開いた後、吸気上死点よりも進角したタイミングで前記吸気バルブと前記排気バルブとを閉じ、吸気行程において前記吸気上死点よりも遅角したタイミングで前記吸気バルブを開くバルブ制御手段と、
前記吸気上死点から前記遅角したタイミングまでの間に、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, a first invention is a direct injection internal combustion engine,
A supercharger that supercharges intake air flowing into the internal combustion engine;
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine;
After opening the exhaust valve and the intake valve in the exhaust stroke, the intake valve and the exhaust valve are closed at a timing advanced from the intake top dead center, and the timing retarded from the intake top dead center in the intake stroke Valve control means for opening the intake valve at
Injection control means for injecting fuel to the fuel injection valve between the intake top dead center and the retarded timing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記進角したタイミングと前記遅角したタイミングとにおける前記燃焼室の体積は同じであること、を特徴とする。The second invention is the first invention, wherein
The volume of the combustion chamber at the advanced timing and the retarded timing is the same.
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記内燃機関はリーンバーンエンジンであること、を特徴とする。The third invention is the first or second invention, wherein
The internal combustion engine is a lean burn engine.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、
前記燃焼室上面の中央部に配置された点火プラグと、
前記燃焼室を形成する気筒の内周に沿って吸気を流入させて、前記気筒の中央部に燃料の層を、前記気筒の内周部に空気の層を分布させる成層燃料分布形成手段と、
を備えることを特徴とする。According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
A spark plug disposed at the center of the upper surface of the combustion chamber;
Stratified fuel distribution forming means for introducing intake air along the inner periphery of the cylinder forming the combustion chamber, and distributing a fuel layer in the center of the cylinder and an air layer in the inner periphery of the cylinder;
It is characterized by providing.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明のいずれかにおいて、
前記噴射制御手段は、前記吸気上死点から前記遅角したタイミングまでの間に、複数回に分けて、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させること、を特徴とする。According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The injection control means causes the fuel injection valve to inject fuel into a plurality of times during a period from the intake top dead center to the retarded timing.
また、第6の発明は、第1乃至第4の発明のいずれかにおいて、
前記バルブ制御手段は、
前記吸気バルブの閉じ時期と前記排気バルブの閉じ時期とを相対的に変更可能とする可変動弁手段と、
前記内燃機関の運転領域が低負荷領域である場合に、前記可変動弁手段により前記排気行程における前記吸気バルブの閉じ時期を前記排気バルブの閉じ時期よりも早い時期に制御する低負荷時バルブ制御手段と、を更に備えることを特徴とする。According to a sixth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The valve control means includes
Variable valve operating means capable of relatively changing the closing timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve;
Low load valve control for controlling the closing timing of the intake valve in the exhaust stroke earlier than the closing timing of the exhaust valve by the variable valve means when the operating range of the internal combustion engine is a low load range And means.
また、第7の発明は、第6の発明において、
前記噴射制御手段は、
前記内燃機関の運転領域が前記低負荷領域である場合に、前記進角したタイミングから前記遅角したタイミングまでの間に、複数回に分けて、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させ、少なくとも前記進角したタイミングから前記吸気上死点までの間に、1回目の燃料を噴射させる低負荷時噴射制御手段、を更に備えることを特徴とする。The seventh invention is the sixth invention, wherein
The injection control means includes
When the operating region of the internal combustion engine is the low load region, fuel is injected into the fuel injection valve in a plurality of times from the advanced timing to the retarded timing, and at least the A low load injection control means for injecting the first fuel between the advanced timing and the intake top dead center is further provided.
また、第8の発明は、第1乃至第5の発明のいずれかにおいて、
前記過給機は、ターボ過給機であって、
前記排気バルブを構成する第1排気バルブ及び第2排気バルブと、
前記第1排気バルブを開くことにより前記燃焼室と連通する第1排気ポートと、
前記第2排気バルブを開くことにより前記燃焼室と連通する第2排気ポートと、
前記第1排気ポートの下流に設けられた前記ターボ過給機のタービンと、を更に備え、
前記バルブ制御手段は、
前記排気行程において前記第1排気バルブを開閉した後に、前記吸気バルブと前記第2排気バルブとを開き、前記第2排気バルブを閉じた後に、吸気上死点よりも進角したタイミングで前記吸気バルブを閉じ、吸気行程において吸気上死点よりも遅角したタイミングで前記吸気バルブを開くこと、を特徴とする。According to an eighth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The supercharger is a turbocharger,
A first exhaust valve and a second exhaust valve constituting the exhaust valve;
A first exhaust port communicating with the combustion chamber by opening the first exhaust valve;
A second exhaust port communicating with the combustion chamber by opening the second exhaust valve;
A turbine of the turbocharger provided downstream of the first exhaust port,
The valve control means includes
After opening and closing the first exhaust valve in the exhaust stroke, the intake valve and the second exhaust valve are opened, and after closing the second exhaust valve, the intake air is advanced at a timing advanced from the intake top dead center. The valve is closed, and the intake valve is opened at a timing delayed from the intake top dead center in the intake stroke.
第1の発明によれば、排気行程において排気バルブと吸気バルブとを開くことができる。そのため、過給により新気を燃焼室に導入し、高温の残留ガスを掃気することができる。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。また、第1の発明によれば、排気行程において排気バルブと吸気バルブとを開いた後、吸気上死点よりも進角したタイミングで吸気バルブと排気バルブとを閉じることができる。そのため、ピストンの上昇により、燃焼室内の気流を圧縮しその流れを無くすことができる。さらに、第1の発明によれば、吸気上死点よりも遅角したタイミングであって、吸気バルブを開くまでの間に、燃焼室内に燃料を噴射することができる。気流が無い状態で燃料が噴射されることで、サイクル間の噴霧状態のばらつきを低減することができる。その結果、燃焼の安定性を高めることができる。よって、本発明によれば、ノッキングの発生を抑制すると共に、燃焼の安定性を高めることができる。 According to the first invention, the exhaust valve and the intake valve can be opened in the exhaust stroke. Therefore, fresh air can be introduced into the combustion chamber by supercharging, and high temperature residual gas can be scavenged. Thereby, occurrence of knocking can be suppressed. Further, according to the first aspect, after the exhaust valve and the intake valve are opened in the exhaust stroke, the intake valve and the exhaust valve can be closed at a timing advanced from the intake top dead center. Therefore, as the piston rises, the airflow in the combustion chamber can be compressed and the flow can be eliminated. Furthermore, according to the first invention, fuel can be injected into the combustion chamber at a timing delayed from the intake top dead center until the intake valve is opened. By injecting fuel in a state where there is no airflow, variation in spray state between cycles can be reduced. As a result, combustion stability can be enhanced. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of knocking and improve the stability of combustion.
第2の発明によれば、吸気上死点よりも進角したタイミングと吸気上死点よりも遅角したタイミングとにおける燃焼室を同体積とすることができる。同体積とすることで、圧縮や膨張による仕事損失を防ぐことができる。 According to the second invention, the combustion chambers at the timing advanced from the intake top dead center and the timing retarded from the intake top dead center can be made the same volume. By using the same volume, work loss due to compression and expansion can be prevented.
第3の発明によれば、上述した第1及び第2の発明により、燃焼の安定性を高めることができるため、リーン領域の拡大を図ることができる。リーン領域の拡大を図ることにより、燃費改善とNOx低減を実現することができる。 According to the third invention, the first and second inventions described above can improve the stability of combustion, so that the lean region can be expanded. By expanding the lean region, it is possible to improve fuel consumption and reduce NOx.
第4の発明によれば、気筒の中央部に燃料の層を、気筒の内周部に空気の層を分布させた成層燃料分布が形成される。また、第1の発明の効果により、噴霧の分布変動が少ないため、点火プラグ近傍に変動の少ない安定した混合気を形成することができる。よって、本発明によれば、燃焼の安定性を高めることができ、リーン領域の拡大を図ることができる。 According to the fourth aspect of the invention, a stratified fuel distribution is formed in which a fuel layer is distributed in the center of the cylinder and an air layer is distributed in the inner periphery of the cylinder. Further, because of the effects of the first invention, since the spray distribution fluctuation is small, a stable air-fuel mixture with little fluctuation can be formed in the vicinity of the spark plug. Therefore, according to the present invention, the stability of combustion can be improved and the lean region can be expanded.
第5の発明によれば、吸気上死点から遅角したタイミングまでの間に、複数回に分けて、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させることができる。各回の燃料噴射は、燃焼室内の温度・圧力が異なる時期において行われ、噴霧の貫徹力が異なるため、混合気形成位置を制御することができる。このため、本発明によれば、均質な混合気を生成し、混合気の不均質が原因となるNOxを低減させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, fuel can be injected into the fuel injection valve in a plurality of times from the intake top dead center to the delayed timing. Each fuel injection is performed at a time when the temperature and pressure in the combustion chamber are different, and the spray penetration force is different, so that the mixture formation position can be controlled. For this reason, according to the present invention, a homogeneous air-fuel mixture can be generated, and NOx caused by the heterogeneity of the air-fuel mixture can be reduced.
第6の発明によれば、運転領域が低負荷領域である場合に、排気行程における吸気バルブの閉じ時期を排気バルブの閉じ時期よりも早い時期に制御することができる。そのため、ノッキングが発生し難い低負荷領域において、不活性である残留ガスを多く入れることができる。このため、本発明によれば、NOxを低減することができる。 According to the sixth aspect of the invention, when the operating region is a low load region, the closing timing of the intake valve in the exhaust stroke can be controlled earlier than the closing timing of the exhaust valve. Therefore, a large amount of inert residual gas can be introduced in a low load region where knocking is unlikely to occur. For this reason, according to the present invention, NOx can be reduced.
第7の発明によれば、運転領域が低負荷領域である場合に、複数回に分けて燃料を噴射し、少なくとも吸気上死点よりも進角したタイミングから吸気上死点までの間に、1回目の燃料噴射を行うことができる。そのため、1回目の燃料噴射は、吸気上死点より前の高温の残留ガス内に行われ、燃料改質効果が得られる。このため、本発明によれば、元来温度が低く燃焼が不安定な低負荷領域において、より燃焼の安定性を高めることができる。 According to the seventh invention, when the operation region is a low load region, fuel is injected in a plurality of times, at least from the timing advanced from the intake top dead center to the intake top dead center, The first fuel injection can be performed. Therefore, the first fuel injection is performed in the high-temperature residual gas before the intake top dead center, and a fuel reforming effect is obtained. For this reason, according to the present invention, the stability of combustion can be further enhanced in a low load region where the temperature is originally low and combustion is unstable.
第8の発明によれば、排気行程において第1排気バルブを開閉した後に、吸気バルブと第2排気バルブとを開き、第2排気バルブを閉じた後に、吸気上死点よりも進角したタイミングで吸気バルブを閉じることができる。燃焼室内の未燃HCは、吸気ポート42に吹き出された後、再び燃焼室20内に吹き戻される。そのため、未燃HCを再び燃焼させることができる。このため、本発明によれば、エミッション改善と燃費改善を実現することができる。
According to the eighth invention, after opening and closing the first exhaust valve in the exhaust stroke, the intake valve and the second exhaust valve are opened, and the second exhaust valve is closed and then advanced from the intake top dead center. You can close the intake valve. Unburned HC in the combustion chamber is blown out to the
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、4ストローク機関である筒内噴射式の内燃機関10を備えている。また、内燃機関10は、リーンバーンエンジンである。内燃機関10は図示しない複数の気筒12を有している。気筒12には、その内部を往復運動するピストン14が設けられている。ピストン14の往復運動は、クランク軸の回転運動に変換される。クランク軸の近傍には、クランク軸の回転角(クランク角)を検出するためのクランク角センサ16が設けられている。Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to Embodiment 1 of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a direct injection
内燃機関10は、シリンダヘッド18を備えている。シリンダヘッド18の下面と気筒12の内壁(シリンダライナ19)とピストン14の冠面との間には、燃焼室20が形成されている。燃焼室20には、吸気通路22および排気通路24が接続されている。シリンダヘッド18には、燃焼室20の中央部に向けて直接燃料を噴射するための燃料噴射弁26が設けられている。シリンダヘッド18には、燃焼室20上面の中央部に点火プラグ28が設けられている。
The
吸気通路22には、エアクリーナ30が設けられている。エアクリーナ30の下流には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ32が設けられている。エアフローメータ32の下流には、過給を行うための過給機34が設けられている。過給機34は、電動又は前述のクランク軸の回転を利用することにより駆動して過給を行う。なお、過給機34は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービンと、このタービンに駆動されて回転するコンプレッサとを有するターボチャージャであって、このコンプレッサにより過給を行うものであってもよい。
An
過給機34の下流には、インタークーラ36が設けられている。インタークーラ36の下流には、電子制御式のスロットルバルブ38が設けられている。スロットルバルブ38の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ40が設けられている。スロットルバルブ38の下流には、燃焼室20に接続する吸気ポート42がシリンダヘッド18内に形成されている。吸気通路22は、吸気ポート42を含む概念である。吸気通路22の下流端には、吸気ポート42と燃焼室20との間を開閉する吸気バルブ44が設けられている。
An
また、排気通路24の上流端には、燃焼室20と排気ポート46との間を開閉する排気バルブ48が設けられている。排気ポート46は、シリンダヘッド18内に形成されている。排気通路24は、排気ポート46を含む概念である。
An
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力部には、前述のクランク角センサ16、エアフローメータ32、スロットル開度センサ40等の各種センサが接続されている。また、ECU50の出力部には、前述の燃料噴射弁26、点火プラグ28、スロットルバルブ38等の各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。
The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. Various sensors such as the
[実施の形態1における特徴的構成]
次に、本実施形態のシステムの特徴的構成について図2〜図4を用いて説明する。図2は、燃焼に対する筒内燃料量の感度を示す図である。図1に示すように、リーンバーン時(例えば、空燃比20.0)は、ストイキ時(例えば、空燃比14.5)に比して、燃焼に対する筒内燃料量の感度が高い。リーンバーン時には、燃焼限界付近で運転するため、リーン限界の拡大を図るためには、燃焼を安定させることが求められる。[Characteristic Configuration in Embodiment 1]
Next, a characteristic configuration of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing the sensitivity of the in-cylinder fuel amount with respect to combustion. As shown in FIG. 1, the sensitivity of the in-cylinder fuel amount to combustion is higher at the time of lean burn (for example, air-fuel ratio 20.0) than at the time of stoichiometric (for example, air-fuel ratio 14.5). At the time of lean burn, since the operation is performed near the combustion limit, in order to increase the lean limit, it is required to stabilize the combustion.
図3は、吸気流のサイクル間変動について説明するための図である。図3に示すように、サイクル間で気筒12内の吸気流は変動する。気筒12内に流入する吸気中に噴射される燃料噴霧は、吸気流の影響を受ける。そのため、気筒12の内壁等に付着する燃料量はサイクル毎に変動する。また、サイクル間で燃料噴霧が不均質となり、その分布が変動する。その結果、サイクル間で燃焼が変動し不安定になる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the fluctuation of the intake air flow between cycles. As shown in FIG. 3, the intake air flow in the
さらに、内燃機関10のような筒内噴射式のリーンバーンエンジンでは、燃焼が不安定になると、リーン限界の拡大が妨げられる。
Further, in the in-cylinder lean burn engine such as the
そこで、本実施形態のシステムでは、吸気流のサイクル間変動による気筒12の内壁等に付着する燃料量の変動、及び分布の変動を無くし、燃焼の安定性を高めることとした。
Therefore, in the system of the present embodiment, the fluctuation of the fuel amount adhering to the inner wall of the
具体的な本実施形態の特徴的構成について図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1について、排気行程及び吸気行程における吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期と、燃料噴射時期とを説明するための図である。
A specific characteristic configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the opening / closing timing of the
(吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期)
本実施形態のシステムでは、図4に示すように、排気下死点近傍の時期CA10において排気バルブ48が開かれる。CA10後のCA11において吸気バルブ44が開かれる。CA11後の吸気上死点(排気上死点)よりも進角したタイミングCA12において排気バルブ48と吸気バルブ44とが共に閉じられる。さらに、吸気上死点よりも遅角したタイミングCA13において吸気バルブ44が開かれる。なお、CA12とCA13とは、それぞれのクランク角における燃焼室20の体積が同じとなるように設定されている。同体積とすることで、圧縮や膨張による仕事損失を防ぐことができる。(Opening / closing timing of
In the system of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
本実施形態のシステムには、上述の各タイミングで吸気バルブ44、排気バルブ48をそれぞれ開閉するための動弁機構60、62が設けられている(図1)。吸気側の動弁機構60は、通常のカムの他に、排気行程と吸気行程とで吸気バルブ44を2回開くための2つのリフト部を有するカムを備えている。動弁機構60は、ECU50の出力部に接続され、ECU50からの制御信号に応じて、通常のカムと、2つのリフト部を有するカムとを切り替えることができる。また、排気側の動弁機構62は、ECU50の出力部に接続され、ECU50からの制御信号に応じて、排気バルブ48のバルブタイミングを変更することができる。ECU50は、例えば、高負荷領域において、図4に示すバルブタイミングを実現するための制御信号を動弁機構60、62に出力する。
The system of the present embodiment is provided with
なお、運転領域は、エンジン回転数と負荷とにより定まる。エンジン回転数は、クランク角センサの検出値に基づいて算出することができる。負荷は、例えばエンジン回転数とスロットル開度に基づいて算出することができる。 Note that the operating range is determined by the engine speed and the load. The engine speed can be calculated based on the detection value of the crank angle sensor. The load can be calculated based on, for example, the engine speed and the throttle opening.
(燃料噴射時期)
また、本実施形態のシステムでは、吸気上死点から吸気バルブ44を開くタイミングCA13までの間に、燃焼室20内に燃料が噴射される。詳細には、吸気上死点後に燃料噴射が開始され、CA13直前に燃料噴射が完了される。ECU50は、CA13直前に燃料噴射が完了されるように燃料噴射弁26に制御信号を出力する。(Fuel injection timing)
Further, in the system of the present embodiment, fuel is injected into the
(作用・効果)
上述した本実施形態のシステムによれば、排気工程において、CA11からCA12までの間、排気バルブ48と吸気バルブ44とが開かれることにより、新気を過給して燃焼室20に導入し、高温の残留ガスを掃気することができる。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。(Action / Effect)
According to the system of the present embodiment described above, in the exhaust process, the
また、CA12において排気バルブ48と吸気バルブ44とが閉じられてから吸気上死点までの間、ピストン14による圧縮で燃焼室20の体積が小さくなる。これにより、燃焼室20内の気流を圧縮し、その流れを無くすことができる。そして、吸気バルブ44を開くタイミングCA13より前の気流が無い状態で燃料が噴射される。これにより、サイクル間の噴霧形状の変動を低減することができる。そのため、気筒12の内壁等に付着する燃料量の変動の低減と、噴霧の分布変動の低減とを実現することができる。
Further, in the
また、本実施形態のシステムによれば、吸気上死点から吸気バルブ44を開くタイミングCA13までの間に燃料が噴射される。筒内圧力と温度が高い時期に燃料噴射を行うことにより、噴霧の貫徹力低減と気化促進とを図ることができる。これにより、筒内燃料量の変動要因である気筒12の内壁等への燃料付着を低減することができる。加えて、燃料噴射の完了時期を、吸気バルブ44を開くタイミングCA13直前とすることで、高負荷領域におけるノッキングの発生を好適に抑制することができる。
Further, according to the system of the present embodiment, fuel is injected from the intake top dead center to the timing CA13 at which the
このように、本実施形態のシステムによれば、気筒12の内壁等への燃料付着量の低減、燃料付着量の変動の低減、及び、噴霧の分布変動の低減を実現することができる。そのため、燃焼の安定性を高めることができ、リーン領域の拡大を図ることができる。リーン領域の拡大を図ることにより、燃費改善とNOx低減を実現することができる。
As described above, according to the system of the present embodiment, it is possible to reduce the amount of fuel adhering to the inner wall of the
ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、図4に示すバルブタイミングを実現するための制御信号を、高負荷領域においてECU50が出力することとしているが、この制御信号を出力する運転領域は、高負荷領域に限定されるものではない。この運転領域は、高負荷領域以外であってもよい。
By the way, in the system of the first embodiment described above, the
尚、上述した実施の形態1においては、過給機34が前記第1の発明における「過給機」に、燃料噴射弁26が前記第1の発明における「燃料噴射弁」に、動弁機構60、62及びECU50が前記第1の発明における「バルブ制御手段」に、ECU50が前記第1の発明における「噴射制御手段」に、内燃機関10が前記第3の発明における「リーンバーンエンジン」に、それぞれ相当している。また、ここでは、CA12が前記第1又は第2の発明における「進角したタイミング」に、CA13が前記第1又は第2の発明における「遅角したタイミング」に、それぞれ対応している。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図5を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは、図5で説明する構成を備えている点を除き、実施の形態1で述べた構成と同様である。Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment is the same as the configuration described in the first embodiment except that the system described in FIG. 5 is provided.
[実施の形態2における特徴的構成]
図5は、本実施形態のシステムにおける吸気ポート42周辺の構成を説明するための上面図である。図5に示すように、吸気バルブ44は、2つの吸気バルブ44a、44bからなる。吸気ポート42は、吸気バルブ44aを開くことにより燃焼室20と連通する吸気ポート42aと、吸気バルブ44bを開くことにより燃焼室20と連通する吸気ポート42bとからなる。本実施形態における吸気ポート42aには、縦に隔壁が設けられており、吸気ポート42aは、2つの通路42a1、42a2に区画されている。通路42a1を通過する吸気は、気筒12の内周面に沿って流れ込む。一方、通路42a2を通過する吸気は、気筒12の中央部に流れ込む。通路42a2には、通路42a2を開閉するための吸気制御弁64が設けられている。吸気制御弁64は、ECU50の出力側に接続されている。[Characteristic Configuration in Embodiment 2]
FIG. 5 is a top view for explaining the configuration around the
また、本実施形態のシステムにおける動弁機構60は、カムの回転力が吸気バルブ44a及び44bに伝達される状態と、吸気バルブ44aにのみ伝達される状態とを切り替えることができる可変動弁機構である。ECU50は、例えば、運転領域が高負荷領域以外である場合において、動弁機構60に、カムの回転力が吸気バルブ44aにのみに伝達される状態とするための制御信号を出力する。その結果、吸気バルブ44bが閉じられた状態で、吸気バルブ44aが開閉される。
Further, the
これに加えて、ECU50は、吸気制御弁64に、通路42a2を閉塞するための制御信号を出力する。その結果、吸気制御弁64により通路42a2が閉塞される。通路42a2が閉塞されることにより、吸気は、気筒12の中央部には流れ込まないで、通路42a1を通って気筒12の内周部に流れ込む。その結果、気筒12の内周面(内壁)に沿ったスワール流が形成される。
In addition, the
上述した本実施形態のシステムによれば、気筒12の中心部に燃料の層を、気筒12の内周部に空気の層を分布させた成層燃料分布が形成される。また、実施の形態1と同様に、噴霧の分布変動が少ないため、点火プラグ28近傍に変動の少ない安定した混合気が形成される。そのため、燃焼の安定性を高めることができ、リーン領域の拡大を図ることができる。
According to the system of the present embodiment described above, a stratified fuel distribution is formed in which a fuel layer is distributed in the central portion of the
尚、上述した実施の形態2においては、点火プラグ28が前記第4の発明における「点火プラグ」に、吸気ポート42、吸気バルブ44、動弁機構60、吸気制御弁64及びECU50が前記第4の発明における「成層燃料分布形成手段」に、それぞれ相当している。
In the second embodiment described above, the
実施の形態3.
次に、図6を参照して本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステムは、図6で説明する構成を備えている点を除き、実施の形態1で述べた構成と同様である。Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment is the same as the configuration described in the first embodiment except that the system described in FIG. 6 is provided.
[実施の形態3における特徴的構成]
図6は、本発明の実施の形態3について、排気行程及び吸気行程における吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期と、燃料噴射時期とを説明するための図である。図6に示す構成は、燃料噴射時期が異なる点を除き、図4に示す構成と同様である。そのため、排気行程及び吸気行程における吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。[Characteristic Configuration in Embodiment 3]
FIG. 6 is a diagram for explaining the opening / closing timing of the
本実施形態のシステムでは、図6に示すように、吸気上死点から吸気バルブ44を開くタイミングCA13までの間に、燃焼室20内に2回に分けて燃料が噴射される。ECU50は、まず、運転状態に応じた現サイクルの総燃料噴射量を、予めECU50に記憶されたマップ等に基づいて算出する。次に、ECU50は、総燃料噴射量を規定の燃料噴射割合で2回に分割して噴射する。具体的には、ECU50は、CA13直前までに2回の燃料噴射が完了するように燃料噴射弁26に制御信号を出力する。上述の規定の燃料噴射割合は、実験やシミュレーションに基づいて予め定められ、ECU50に記憶されている。
In the system of the present embodiment, as shown in FIG. 6, fuel is injected into the
1回目及び2回目の燃料噴射は、それぞれ、燃焼室20内の温度・圧力が異なる時期において行われる。すなわち、1回目の燃料噴射は、2回目の燃料噴射に比して高温・高圧の燃焼室20内で行われる。そのため、1回目の燃料噴射は、2回目の燃料噴射に比して噴霧の貫徹力が低くなる。噴霧の貫徹力が異なることを利用して、混合気形成位置を制御することができる。また、1回目の燃料噴射によって燃料の一部が燃焼状態となることで、2回目の燃料噴射による燃焼の安定性を高めることができる。これは、特に低負荷領域において好適である。
The first and second fuel injections are performed at times when the temperature and pressure in the
また、ECU50は、低負荷領域や高回転領域において、1回目の燃料噴射割合を規定値(例えば、2回目の燃料噴射割合)よりも高く設定することとしてもよい。低負荷領域では、より高温・高圧の筒内に多くの燃料を噴射することができ、燃焼の安定性を高めることができる。また、高回転領域では、より長い気化時間を確保することができ、燃焼の安定性を高めることができる。
Further, the
このように、本実施形態のシステムによれば、混合気形成位置を制御することにより、均質な混合気を生成することが可能となる。その結果、混合気の不均質が原因となるNOxを低減させることができ、好適なエミッションを実現することができる。 As described above, according to the system of the present embodiment, it is possible to generate a homogeneous air-fuel mixture by controlling the air-fuel mixture formation position. As a result, NOx caused by the heterogeneity of the air-fuel mixture can be reduced, and a suitable emission can be realized.
ところで、上述した実施の形態3のシステムにおいては、実施の形態2で述べた図5に示す構成を併用することとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。 Incidentally, in the system of the third embodiment described above, the configuration shown in FIG. 5 described in the second embodiment may be used in combination. This point is the same in the following embodiments.
尚、上述した実施の形態3においては、ECU50が前記第5の発明における「噴射制御手段」に相当している。
In the third embodiment described above, the
実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本実施形態のシステムは、排気行程における排気バルブ48及び吸気バルブ44の閉弁時期が運転領域に応じて異なる点を除き、実施の形態1で述べた構成と同様である。Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The system of the present embodiment is the same as the configuration described in the first embodiment except that the closing timing of the
[実施の形態4における特徴的構成]
上述した実施の形態1のシステムでは、図4に示すように、吸気上死点よりも進角したタイミングCA12において、排気バルブ48と吸気バルブ44とが同時に閉じられる。これに対して、実施の形態4のシステムでは、運転領域が低負荷領域である場合には、排気行程において吸気バルブ44が排気バルブ48よりも先に閉じられる。また、高負荷領域である場合には、排気行程において吸気バルブ44が排気バルブ48よりも後に閉じられる。[Characteristic Configuration in Embodiment 4]
In the system of the first embodiment described above, as shown in FIG. 4, the
このようなバルブ制御は、例えば、動弁機構60が、排気行程における吸気バルブ44の閉じ時期がCA12よりも進角したタイミングに設定された低負荷領域用のカムと、CA12よりも遅角したタイミングに設定された高負荷領域用のカムとを備え、ECU50が、動弁機構60に、運転領域に応じてカムを切り替える制御信号を出力することにより実現することができる。また、ECU50が、排気側の動弁機構62に、排気バルブ48のバルブタイミングを変更させる制御信号を出力することによっても実現することができる。
In such valve control, for example, the
このように、本実施形態のシステムによれば、実施の形態1で述べた効果に加えて、ノッキングが発生し難い低負荷領域において、不活性である残留ガスを多く入れることができる。その結果、NOxの低減を図ることができる。一方、高負荷領域においては、十分な掃気が行われ、ノッキングを好適に抑制することができる。 Thus, according to the system of the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, a large amount of inert residual gas can be introduced in a low load region where knocking is unlikely to occur. As a result, NOx can be reduced. On the other hand, in the high load region, sufficient scavenging is performed, and knocking can be suitably suppressed.
尚、上述した実施の形態4においては、動弁機構60、62が前記第6の発明における「可変動弁手段」に、ECU50が前記第6の発明における「低負荷時バルブ制御手段」に、それぞれ相当している。
In the fourth embodiment described above, the
実施の形態5.
次に、図7を参照して本発明の実施の形態5について説明する。本実施形態のシステムは、燃料噴射時期が異なる点を除き、実施の形態4で述べた構成と同様である。Embodiment 5 FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment is the same as the configuration described in the fourth embodiment except that the fuel injection timing is different.
[実施の形態5における特徴的構成]
図7は、本発明の実施の形態5について、排気行程及び吸気行程における吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期と、燃料噴射時期とを説明するための図である。図7に示すバルブタイミングは、実施の形態4で述べた運転領域が低負荷領域である場合を示している。すなわち、吸気バルブ44は、排気行程において排気バルブ48よりも先に閉じられる。[Characteristic Configuration in Embodiment 5]
FIG. 7 is a diagram for explaining the opening / closing timings of the
さらに、本実施形態のシステムでは、運転領域が低負荷領域である場合に、燃焼室20内に2回に分けて燃料が噴射される。具体的には、1回目の燃料噴射は、排気行程において吸気バルブ44と排気バルブ48とが閉じられてから吸気上死点までの間に行われる。2回目の燃料噴射は、吸気上死点から吸気バルブ44を開くタイミングCA13までの間に行われる。
Furthermore, in the system of this embodiment, when the operation region is a low load region, fuel is injected into the
このように、本実施形態のシステムによれば、実施の形態4で述べたように、ノッキングが発生し難い低負荷領域において、不活性である残留ガスを多く入れることができる。さらに、1回目の燃料噴射は、吸気上死点よりも前に行われるため、高温の残留ガス内に燃料が噴射されることとなり、燃料改質効果が得られる。そのため、元来温度が低く燃焼が不安定な低負荷において、より安定した燃焼が得られる。 Thus, according to the system of the present embodiment, as described in the fourth embodiment, a large amount of inert residual gas can be introduced in a low load region where knocking is unlikely to occur. Furthermore, since the first fuel injection is performed before the intake top dead center, the fuel is injected into the high-temperature residual gas, and a fuel reforming effect is obtained. Therefore, more stable combustion can be obtained at a low load where the temperature is originally low and combustion is unstable.
尚、上述した実施の形態5においては、ECU50が前記第7の発明における「低負荷時噴射制御手段」に相当している。
In the fifth embodiment described above, the
実施の形態6.
次に、図8、図9を参照して本発明の実施の形態6について説明する。本実施形態のシステムは、図1に示す構成を基本構成とし、図8、図9で説明する特徴的構成を備えることにより実現することができる。Embodiment 6 FIG.
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by using the configuration shown in FIG. 1 as a basic configuration and including the characteristic configuration described in FIGS. 8 and 9.
[実施の形態6における特徴的構成]
図8は、本発明の実施の形態6に係るシステムが有する過給機34、吸気バルブ44、排気バルブ48について説明するための図である。本実施形態のシステムにおける過給機34は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャである。このターボチャージャは、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン34aと、このタービン34aに駆動されて回転するコンプレッサ34bとを有している。[Characteristic Configuration in Embodiment 6]
FIG. 8 is a diagram for explaining the
図8に示すように、吸気バルブ44は、2つの吸気バルブ44a、44bからなる。吸気ポート42は、吸気バルブ44aを開くことにより燃焼室20と連通する吸気ポート42aと、吸気バルブ44bを開くことにより燃焼室20と連通する吸気ポート42bとからなる。排気バルブ48は、2つの排気バルブ48a、48bからなる。排気ポート46は、排気バルブ48aを開くことにより燃焼室20と連通する排気ポート46aと、排気バルブ48bを開くことにより燃焼室20と連通する排気ポート46bとからなる。排気ポート46a下流の排気通路24には、タービン34aが設けられている。吸気ポート42a、42b上流の吸気通路22には、共通のコンプレッサ34bが設けられている。以下、吸気ポート42a、42bを区別しない場合には単に吸気ポート42という。
As shown in FIG. 8, the
図9は、本発明の実施の形態6について、排気行程及び吸気行程における吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期と、燃料噴射時期とを説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the opening / closing timing of the
(吸気バルブ44及び排気バルブ48の開閉時期)
本実施形態のシステムでは、図9に示すように、排気下死点近傍の時期CA20において排気バルブ48aが開かれる。CA20後のCA21において排気バルブ48aが閉じられる。また、CA21において排気バルブ48bと吸気バルブ44とが開かれる。CA21後のCA22において排気バルブ48bが閉じられた後、吸気上死点よりも進角したタイミングCA23において吸気バルブ44が閉られる。さらに、吸気上死点よりも遅角したタイミングCA24において吸気バルブ44が開かれる。なお、CA23とCA24とは、それぞれのクランク角における燃焼室20の体積が同じとなるように設定されている。同体積とすることで、圧縮・膨張による仕事損失を防ぐことができる。(Opening / closing timing of
In the system of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
(燃料噴射時期)
また、本実施形態のシステムでは、吸気上死点から吸気バルブ44を開くタイミングCA24までの間に、気筒12内に燃料が噴射される。詳細には、吸気上死点後に燃料噴射が開始され、CA24直前に燃料噴射が完了される。ECU50は、CA24直前に燃料噴射が完了されるように燃料噴射弁26に制御信号を出力する。(Fuel injection timing)
Further, in the system of the present embodiment, fuel is injected into the
(作用・効果)
上述した本実施形態のシステムによれば、排気工程において、CA20からCA21までの間、排気バルブ48aのみが開かれる。これにより、高温、高圧の排気ガスがタービン34aに供給される。そのため、コンプレッサ34bを好適に駆動させることができる。また、タービン34a側の排気バルブ48aのみが開かれるため、燃焼室20内の圧力は高く、未燃HCは、ピストン14とシリンダライナ19とピストンリング70との隙間に保持される(図9)。(Action / Effect)
According to the system of the present embodiment described above, only the
その後、CA21において、排気バルブ48aが閉じられ、吸気バルブ44と排気バルブ48bとが開かれる。そのため、燃焼室20内の圧力は低下し、未燃HCは燃焼室20内に放出される。未燃HCの一部は、吸気ポート42にも吹き出される。なお、排気バルブ48bは、燃焼室20内に放出された未燃HCが完全に掃気されるより前(CA22)に閉じられる。その後、吸気ポート42に吹き出された未燃HCは、吸気バルブ44が閉じられる(CA23)までの間に、燃焼室20内に再び吹き戻される。そのため、未燃HCを再び燃焼させることができる。このように、本実施形態のシステムによれば、エミッション改善と燃費改善とを図ることができる。また、実施の形態1と同様に、吸気上死点から吸気バルブ44が開かれるCA25までの間に、燃料が噴射されるため、実施の形態1と同様の効果が得られる。
Thereafter, in CA21, the
尚、上述した実施の形態6においては、過給機34が前記第8の発明における「ターボ過給機」に、排気バルブ48aが前記第8の発明における「第1排気バルブ」に、排気バルブ48bが前記第8の発明における「第2排気バルブ」に、排気ポート46aが前記第8の発明における「第1排気ポート」に、排気ポート46bが前記第8の発明における「第2排気ポート」に、タービン34aが前記第8の発明における「タービン」に、動弁機構60、62及びECU50が前記第8の発明における「バルブ制御手段」に、それぞれ相当している。
In the sixth embodiment described above, the
10 内燃機関
12 気筒
14 ピストン
16 クランク角センサ
18 シリンダヘッド
19 シリンダライナ
20 燃焼室
22 吸気通路
24 排気通路
26 燃料噴射弁
28 点火プラグ
30 エアクリーナ
32 エアフローメータ
34 過給機
34a タービン
34b コンプレッサ
36 インタークーラ
38 スロットルバルブ
40 スロットル開度センサ
42、42a、42b 吸気ポート
42a1、42a2 通路
44、44a、44b 吸気バルブ
46、46a、46b 排気ポート
48、48a、48b 排気バルブ
50 ECU(Electronic Control Unit)
60、62 動弁機構
64 吸気制御弁
70 ピストンリングDESCRIPTION OF
60, 62
Claims (8)
前記内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気行程において排気バルブと吸気バルブとを開いた後、吸気上死点よりも進角したタイミングで前記吸気バルブと前記排気バルブとを閉じ、吸気行程において前記吸気上死点よりも遅角したタイミングで前記吸気バルブを開くバルブ制御手段と、
前記吸気上死点から前記遅角したタイミングまでの間に、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする筒内噴射式内燃機関。A supercharger that supercharges intake air flowing into the internal combustion engine;
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine;
After opening the exhaust valve and the intake valve in the exhaust stroke, the intake valve and the exhaust valve are closed at a timing advanced from the intake top dead center, and the timing retarded from the intake top dead center in the intake stroke Valve control means for opening the intake valve at
Injection control means for injecting fuel to the fuel injection valve between the intake top dead center and the retarded timing;
A cylinder injection type internal combustion engine comprising:
前記燃焼室を形成する気筒の内周に沿って吸気を流入させて、前記気筒の中央部に燃料の層を、前記気筒の内周部に空気の層を分布させる成層燃料分布形成手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の筒内噴射式内燃機関。A spark plug disposed at the center of the upper surface of the combustion chamber;
Stratified fuel distribution forming means for introducing intake air along the inner periphery of the cylinder forming the combustion chamber, and distributing a fuel layer in the center of the cylinder and an air layer in the inner periphery of the cylinder;
The in-cylinder injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の筒内噴射式内燃機関。The injection control means is configured to inject fuel into the fuel injection valve in a plurality of times during a period from the intake top dead center to the retarded timing;
The in-cylinder injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記吸気バルブの閉じ時期と前記排気バルブの閉じ時期とを相対的に変更可能とする可変動弁手段と、
前記内燃機関の運転領域が低負荷領域である場合に、前記可変動弁手段により前記排気行程における前記吸気バルブの閉じ時期を前記排気バルブの閉じ時期よりも早い時期に制御する低負荷時バルブ制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の筒内噴射式内燃機関。The valve control means includes
Variable valve operating means capable of relatively changing the closing timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve;
Low load valve control for controlling the closing timing of the intake valve in the exhaust stroke earlier than the closing timing of the exhaust valve by the variable valve means when the operating range of the internal combustion engine is a low load range Means,
The direct injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記内燃機関の運転領域が前記低負荷領域である場合に、前記進角したタイミングから前記遅角したタイミングまでの間に、複数回に分けて、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させ、少なくとも前記進角したタイミングから前記吸気上死点までの間に、1回目の燃料を噴射させる低負荷時噴射制御手段、
を更に備えることを特徴とする請求項6記載の筒内噴射式内燃機関。The injection control means includes
When the operating region of the internal combustion engine is the low load region, fuel is injected into the fuel injection valve in a plurality of times from the advanced timing to the retarded timing, and at least the Low load injection control means for injecting the first fuel between the advanced timing and the intake top dead center;
The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 6, further comprising:
前記排気バルブを構成する第1排気バルブ及び第2排気バルブと、
前記第1排気バルブを開くことにより前記燃焼室と連通する第1排気ポートと、
前記第2排気バルブを開くことにより前記燃焼室と連通する第2排気ポートと、
前記第1排気ポートの下流に設けられた前記ターボ過給機のタービンと、を更に備え、
前記バルブ制御手段は、
前記排気行程において前記第1排気バルブを開閉した後に、前記吸気バルブと前記第2排気バルブとを開き、前記第2排気バルブを閉じた後に、吸気上死点よりも進角したタイミングで前記吸気バルブを閉じ、吸気行程において吸気上死点よりも遅角したタイミングで前記吸気バルブを開くこと、
を特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の筒内噴射式内燃機関。The supercharger is a turbocharger,
A first exhaust valve and a second exhaust valve constituting the exhaust valve;
A first exhaust port communicating with the combustion chamber by opening the first exhaust valve;
A second exhaust port communicating with the combustion chamber by opening the second exhaust valve;
A turbine of the turbocharger provided downstream of the first exhaust port,
The valve control means includes
After opening and closing the first exhaust valve in the exhaust stroke, the intake valve and the second exhaust valve are opened, and after closing the second exhaust valve, the intake air is advanced at a timing advanced from the intake top dead center. Closing the valve and opening the intake valve at a timing delayed from the intake top dead center in the intake stroke,
The in-cylinder internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2010/073770 WO2012090320A1 (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | In-cylinder injection-type internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5344101B2 JP5344101B2 (en) | 2013-11-20 |
JPWO2012090320A1 true JPWO2012090320A1 (en) | 2014-06-05 |
Family
ID=46382469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012550640A Expired - Fee Related JP5344101B2 (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | In-cylinder internal combustion engine |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130263819A1 (en) |
EP (1) | EP2660446A4 (en) |
JP (1) | JP5344101B2 (en) |
CN (1) | CN102971516A (en) |
WO (1) | WO2012090320A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9284909B2 (en) * | 2013-08-23 | 2016-03-15 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for knock control |
JP6090280B2 (en) * | 2014-10-09 | 2017-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE512943C2 (en) * | 1998-10-05 | 2000-06-12 | Saab Automobile | Internal combustion engine |
US5894826A (en) * | 1997-11-26 | 1999-04-20 | Chrysler Corporation | Combustion chamber for direct injection of fuel into exhaust recirculation rich mixture |
SE514969C2 (en) * | 1999-09-15 | 2001-05-21 | Saab Automobile | Internal combustion engine |
US6425367B1 (en) * | 1999-09-17 | 2002-07-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Compression self-ignition gasoline internal combustion engine |
US6439210B1 (en) * | 2000-07-12 | 2002-08-27 | Caterpillar Inc. | Exhaust gas reprocessing/recirculation with variable valve timing |
ITTO20010660A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-06 | Fiat Ricerche | MULTI-CYLINDER DIESEL ENGINE WITH VARIABLE VALVE OPERATION. |
DE10151530A1 (en) * | 2001-10-18 | 2003-04-30 | Fev Motorentech Gmbh | Exhaust system, for a high-power four-stroke IC motor, has paired cylinders each with two outlet valves linked to an exhaust outflow and to a reflection unit connected to a second exhaust outflow |
AT5783U1 (en) * | 2001-11-06 | 2002-11-25 | Avl List Gmbh | METHOD FOR CARRYING OUT AN INTERNAL EXHAUST GAS RECIRCULATION INTO THE COMBUSTION CHAMBER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
JP4069375B2 (en) | 2002-11-26 | 2008-04-02 | 三菱自動車エンジニアリング株式会社 | engine |
US7093568B2 (en) * | 2003-01-13 | 2006-08-22 | Ford Global Technologies, Llc | Control of autoignition timing in a HCCI engine |
JP4558746B2 (en) * | 2004-01-14 | 2010-10-06 | ロータス カーズ リミテッド | Turbocharger supercharged internal combustion engine |
ITAP20040011A1 (en) * | 2004-07-23 | 2004-10-23 | Aria S R L | BACTERIOSTATIC COMPOUND OF ANTIBACTERIAL NATURAL SUBSTANCES |
US7150250B2 (en) * | 2004-07-26 | 2006-12-19 | General Motors Corporation | Valve and fueling strategy for operating a controlled auto-ignition four-stroke internal combustion engine |
FR2877047A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-28 | Renault Sas | METHOD FOR CONTROLLING A VEHICLE ENGINE THROUGH VALVE LIFTING LAWS |
JP2008069740A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine |
US8096108B2 (en) * | 2007-05-01 | 2012-01-17 | GM Global Technology Operations LLC | Engine warm-up of a homogeneous charge compression ignition engine |
JP4623064B2 (en) * | 2007-08-13 | 2011-02-02 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for an internal combustion engine with a supercharger |
JP4863980B2 (en) * | 2007-12-07 | 2012-01-25 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Control device for spark ignition internal combustion engine |
JP5046190B2 (en) * | 2008-01-22 | 2012-10-10 | スズキ株式会社 | In-cylinder injection internal combustion engine control device |
WO2009134854A2 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Extension of the application of multiple injection hcci combustion strategy from idle to medium load |
US7845335B2 (en) * | 2009-03-23 | 2010-12-07 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Operating strategy for HCCI combustion during engine warm-up |
JP4748255B2 (en) * | 2009-06-03 | 2011-08-17 | マツダ株式会社 | ENGINE CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE |
-
2010
- 2010-12-28 WO PCT/JP2010/073770 patent/WO2012090320A1/en active Application Filing
- 2010-12-28 CN CN201080067791XA patent/CN102971516A/en active Pending
- 2010-12-28 US US13/634,050 patent/US20130263819A1/en not_active Abandoned
- 2010-12-28 EP EP10861314.2A patent/EP2660446A4/en not_active Withdrawn
- 2010-12-28 JP JP2012550640A patent/JP5344101B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130263819A1 (en) | 2013-10-10 |
JP5344101B2 (en) | 2013-11-20 |
WO2012090320A1 (en) | 2012-07-05 |
EP2660446A4 (en) | 2014-06-25 |
CN102971516A (en) | 2013-03-13 |
EP2660446A1 (en) | 2013-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10794317B2 (en) | Control device for compression-ignition engine | |
KR100879486B1 (en) | Engine | |
US7481185B1 (en) | Multi-mode 2-stroke/4-stroke internal combustion engine | |
US7684925B2 (en) | Engine warm-up of a homogeneous charge compression ignition engine | |
US10221791B2 (en) | Method for operating a combustion engine following a cold start | |
JP2010236496A (en) | Method and device for controlling internal combustion engine | |
AU2011345296B2 (en) | Stratified charge port injection engine and method | |
JP2002242709A (en) | 4-cycle engine for automobile | |
JP5540730B2 (en) | Control device for spark ignition engine | |
JP5428473B2 (en) | Method and apparatus for controlling an internal combustion engine | |
JP5344101B2 (en) | In-cylinder internal combustion engine | |
JP5589763B2 (en) | Internal combustion engine | |
US20170107922A1 (en) | Control system of internal combustion engine | |
JP2009062988A (en) | Method of operating internal combustion engine, control device, and computer program | |
JP2011241716A (en) | Device for control of spark-ignition type engine | |
EP3739198A1 (en) | Engine control method and engine control device | |
JP2006257999A (en) | Internal combustion engine | |
JP2007327379A (en) | Control device for internal combustion engine system | |
JP2017020399A (en) | Control device for engine | |
JP6327477B2 (en) | Engine control device | |
JP2013221496A (en) | High-efficiency rotary piston engine | |
GB2546115A (en) | Internal combustion engine | |
JP2006299851A (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130716 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |